质子交换膜产业链跟踪：东岳集团VS泛亚微透VS东材科技，产品？技术？产能？

2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 质子交换膜产业链跟踪：东岳集团 VS 泛亚微透 VS 东材科技，产品？技术？产能？ 今天，我们来看质子交换膜产业链： 质子交换膜，是有机氟化工的末端产品，具备特异性的质子传递功能（H+或者 Na+）。 无论是氢能源，还是储能产业链（钒电池），都能看到质子交换膜的身影。 但由于质子交换膜的工艺难、成本高，所以一直以来，我国质子交换膜的产业化以国外产品为主（例如杜邦的 Nafion 膜，戈尔的 Select 膜）（注：戈尔公司，以其专利面料 Gore-Tex 而全球闻名） 但目前，以东岳集团为代表的本土企业，已经实现了质子交换膜的国产突破，2020 年 11 月，其 150 万 m2 质子交换膜已经投产。 产业上的参与者近期增长情况来看： 图：22 年 Q1 财务数据 来源：并购优塾 2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 从机构一致预期增长和景气度来看： 图：Wind 机构一致预期增长和景气度情况 来源：WIND 质子交换膜产业链各个环节包括： 图：质子交换膜产业链 来源：并购优塾、中信证券 上游——氟化工，包含从萤石到氟化氢，再到 R22（常见制冷剂）以及全氟磺酸树脂，萤石代表企业为金石资源，氟化工为巨化股份、东岳集2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 团等； 中游——质子交换膜，主流产品为全氟磺酸质子交换膜，国外代表企业为杜邦、戈尔、旭化成，国内代表企业为东岳集团、武汉绿动； 下游——氯碱工业、燃料电池、电解水制氢和液流电池等应用领域； 那么，问题来了： 1）质子交换膜的生产工艺难点是什么？其下游需求如何？ 2）从目前的行业情况来看，如何进行业务布局，才能在中长期更加具备竞争优势？ （壹） 质子交换膜（Proton Exchange Membrane，PEM），也被称为质子膜或者离子交换膜，是一种离子选择性透过的膜，在电池和电解槽中，为质子迁移和传输提供通道，并阻断电解液，以保证电极反应顺利进行。 2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 图：质子交换膜（燃料电池） 来源：新材料在线 质子交换膜的性能关键指标是厚度、电导率（电导率越高，电池内阻越小），寿命关键指标是机械强度、气体渗透率。 1）较高的质子传递性，电导率一般要求达到 0.1s/cm 的数量级； 2）较低的气体渗透率，以避免 H2 和 O2 在电极表面发生反应并造成局部过热，小于 0.01ml/min*cm2； 3）较好的化学稳定性，不易发生降解和失效； 4）良好的机械稳定性，在干/湿条件下均具有良好的机械强度和粘弹性，保证长期稳定运行及与催化层的良好结合； 5）较强的水合作用，避免局部缺水，影响质子传导。 目前，质子交换膜的种类有四种：全氟磺酸膜、非全氟质子交换膜、无氟化质子交换膜、复合膜。其中： 全氟磺酸膜具有电导率较高、质子传导电阻小、机械强度高等优点，是2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 目前唯一商业化的质子交换膜类型，其他大部分处在实验室阶段。 但即使这样，由于全氟磺酸膜的制作工艺很难，全氟磺酸膜也被称为氟化工产业链的技术难度巅峰，制造成本高，导致销售价格高企。 那么，全氟磺酸膜的工艺难点在哪？我们来看： 从制作原理来看，全氟磺酸膜是由全氟磺酸树脂（Nafion-H）成膜所得。而全氟磺酸树脂（Nafion-H）又是由 PSVE 单体和四氟乙烯共聚而成。 图：全氟磺酸膜的制作原理 来源：并购优塾 在这个过程中，PSVE 单体的制备、四氟乙烯的获取、树脂的聚合和成膜，这四个大环节均具有较大的制备难度，分别来看：[1] 1）PSVE 单体（全氟磺酰基乙烯基醚） PSVE 单体制备反应条件严苛、工艺繁琐，为了规避专利纠纷，各个厂家开发出了不同结构的 PSVE，具有较强的专利保护性。 2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 图：PSVE 单体专利 来源：中金公司研究部 2）四氟乙烯 四氟乙烯主要通过 R22（二氟一氯甲烷）裂解制备，但由于四氟乙烯聚合速率高，容易爆炸，属于高危化学品，运输难度大。一般是企业自产自销。 而四氟乙烯是制作全氟磺酸树脂的核心原材料，因此，生产全氟磺酸膜的企业，通常都需要有四氟乙烯的自供能力。 3）树脂的聚合 四氟乙烯、PSVE、六氟丙烯经过两元、三元甚至四元共聚而成，难点在于： 少量磺酰氟基团发生水解从而使得高分子缔合，熔体粘度加大从而加工困难；以及磺酰树脂平均分子量不高，从而降低机械强度。 2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 图：全氟磺酸树脂的制备 来源：中金公司研究部 4）成膜 成膜包含“熔融挤出法”和“浇铸成膜法”两种，二者的差异在于是否使用有机溶剂。 熔融挤出法——没有使用溶剂，但难以保证产品平整度和机械强度低，因此膜厚度较高； 浇铸成膜法——使用了有机溶液，虽然平整度和机械强度较高，膜厚度较低，但后续有机溶剂回收和揭膜难度较大。 图：成膜方法 来源：中金公司研究部 基于全氟磺酸膜的制备工艺壁垒，当前全氟磺酸膜的供应企业主要为国2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 外巨头：戈尔、杜邦、旭化成、3M 等。 （贰） 本案三家国内公司，整体来看： 从收入体量来看，东岳集团（港）（158.5 亿元）>东材科技（31.2 亿元）>泛亚微透（2.54 亿元）； 从高分子业务上看，东岳集团（48.3 亿元）>东材科技（31.32 亿元）>泛亚微透（2.86 亿元）。 收入结构上看： 一、东岳集团（港）（山东省、淄博市）——收入主要由高分子材料、有机硅、制冷剂组成。 图：东岳集团（港）收入结构（亿元） 来源：并购优塾 其中： 1）高分子材料：包含聚四氟乙烯 PTFE（占高分子 38.8%）、聚偏2022 年 8 月 3 日 并购优塾-专业的第三方投研机构 氟乙烯 PVDF（25.7%）、聚全氟乙丙烯 FEP（10.3%）、六氟丙烯HFP（7.6%）、氟橡胶 FKM（